武立恒

裝配式建筑通常是指那些主要組件在工廠中預(yù)先制造并隨后運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)以進(jìn)行裝配的建筑。裝配式建筑與傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)澆筑建筑形式不同，其主要優(yōu)點(diǎn)是能顯著提升施工效率、降低成本，并減少建筑過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響。與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑相比，裝配式建筑顯著提高了建設(shè)效率，降低了環(huán)境污染。隨著全球?qū)沙掷m(xù)發(fā)展和綠色建筑的重視程度不斷提升，裝配式建筑環(huán)保、節(jié)能的特性使其成為建筑行業(yè)的重要發(fā)展方向。

裝配式建筑在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家擁有較長(zhǎng)的發(fā)展歷史，這些國(guó)家關(guān)于裝配式建筑在技術(shù)、設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化和政策等方面相對(duì)成熟。在中國(guó)，裝配式建筑起源于20 世紀(jì)50 年代，但其直到最近幾十年才開(kāi)始得到政府的大力支持和推廣。2016 年9 月，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見(jiàn)》指出，要因地制宜發(fā)展裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)等裝配式建筑[1]。2020 年7 月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等部門發(fā)布了《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，旨在推動(dòng)建筑工業(yè)化、數(shù)字化、智能化升級(jí)，加快建造方式的轉(zhuǎn)型[2]。2022 年1 月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，要求到2025 年，裝配式建筑在新建建筑中的占比達(dá)到30%以上[3]。

雖然裝配式建筑具有明顯的優(yōu)勢(shì)，其發(fā)展仍然面臨一系列挑戰(zhàn)，如較高的初始投資成本、技術(shù)和設(shè)計(jì)的局限性、缺乏標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)?；葐?wèn)題。這些挑戰(zhàn)限制了裝配式建筑的應(yīng)用與推廣。

1 裝配式建筑的發(fā)展瓶頸

1.1 技術(shù)限制

裝配式建筑在技術(shù)層面上存在多項(xiàng)限制，具體為：第1，預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)與制造需要極高的精確度和質(zhì)量控制，其質(zhì)量直接影響結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。由于預(yù)制部件的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，建筑設(shè)計(jì)的靈活性受到限制，這對(duì)多元化建筑的設(shè)計(jì)構(gòu)成了挑戰(zhàn)[4]。第2，雖然理論上建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)能顯著提高裝配式建筑的設(shè)計(jì)和施工效率，但在實(shí)際應(yīng)用中，BIM 技術(shù)對(duì)從業(yè)人員提出了更高的要求，要求其應(yīng)具有高水平的專業(yè)知識(shí)和軟件操作能力。第3，與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑相比，裝配式建筑在耐久性、防火性和隔音性等方面有一定的局限性，這要求裝配式建筑在材料和工程設(shè)計(jì)方面仍需不斷進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)。

1.2 成本與經(jīng)濟(jì)性考量

初始投資成本相對(duì)較高是裝配式建筑面臨的一大瓶頸[5]。預(yù)制組件的生產(chǎn)需要有專用工廠和設(shè)備，這導(dǎo)致較高的初始資金投入。與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑相比，裝配式建筑在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)階段要有更高的精度和更嚴(yán)格的質(zhì)量控制，這使生產(chǎn)成本提升。技術(shù)的快速更新和對(duì)新技術(shù)的需求給施工單位帶來(lái)額外的成本。從長(zhǎng)期來(lái)看，裝配式建筑快速的建造速度有助于縮短投資回收期，預(yù)制構(gòu)件的高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也意味著維修和維護(hù)成本較低。盡管初期投資較高，但從全生命周期的角度來(lái)看，裝配式建筑有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

1.3 政策與法規(guī)約束

裝配式建筑的發(fā)展受到現(xiàn)行政策和法規(guī)的影響。政策支持的不足會(huì)影響行業(yè)發(fā)展。盡管我國(guó)和各省份已開(kāi)始推行發(fā)展裝配式建筑的政策，但大多數(shù)地區(qū)的相關(guān)政策缺失，而部分出臺(tái)了裝配式建筑發(fā)展政策的地區(qū)存在執(zhí)行不力的情況，這些問(wèn)題都限制了裝配式建筑的廣泛應(yīng)用。除此之外，現(xiàn)有的建筑法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)可能難以滿足裝配式建筑的發(fā)展需求[6]。例如，關(guān)于建筑設(shè)計(jì)、安全、耐久性和環(huán)境影響的規(guī)定可能需要針對(duì)裝配式建筑的實(shí)際進(jìn)行修改。法規(guī)的不確定性或缺乏專門針對(duì)性會(huì)導(dǎo)致裝配式建筑行業(yè)發(fā)展的不穩(wěn)定。因此，建立健全專門針對(duì)裝配式建筑的政策和法規(guī)體系，對(duì)促進(jìn)該行業(yè)的健康發(fā)展至關(guān)重要。這需要政府、行業(yè)協(xié)會(huì)、工程建設(shè)方共同努力，確保政策和法規(guī)既促進(jìn)行業(yè)創(chuàng)新和發(fā)展，又保障裝配式建筑的安全和質(zhì)量。

1.4 供應(yīng)鏈與物流影響

裝配式建筑的供應(yīng)鏈和物流問(wèn)題是其發(fā)展面臨的重要挑戰(zhàn)之一。高效和可靠的供應(yīng)鏈對(duì)裝配式建筑按期交付至關(guān)重要。這要求預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)組裝等每個(gè)環(huán)節(jié)必須嚴(yán)格協(xié)調(diào)和優(yōu)化。大型預(yù)制構(gòu)件需要特殊的運(yùn)輸工具和路線，運(yùn)輸成本較高。施工組織制訂的計(jì)劃需要精確，任何延誤都可能導(dǎo)致整個(gè)施工進(jìn)度的推遲。裝配式建筑的供應(yīng)鏈管理還涉及倉(cāng)儲(chǔ)問(wèn)題。由于部件是預(yù)先制造的，因此，需要有足夠的存儲(chǔ)空間。優(yōu)化供應(yīng)鏈和物流管理，降低相關(guān)成本，提高效率和可靠性是裝配式建筑行業(yè)發(fā)展過(guò)程中需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

2 國(guó)內(nèi)外案例研究

2.1 國(guó)際案例研究

在國(guó)際上，裝配式建筑的案例遍布許多發(fā)達(dá)國(guó)家[7]。在美國(guó)，裝配式建筑在商業(yè)和住宅市場(chǎng)中，占比都有顯著增長(zhǎng)。美國(guó)的一些大型建筑項(xiàng)目通過(guò)采用預(yù)制構(gòu)件，不僅加快了建設(shè)進(jìn)度，而且在成本控制和建筑質(zhì)量方面取得了良好效果。例如，位于紐約布魯克林的11 HOYT 項(xiàng)目，該項(xiàng)目通過(guò)119 個(gè)模具生產(chǎn)1205 塊預(yù)制混凝土帶窗洞外墻板，安裝工作僅用了2 年多的時(shí)間。再比如，位于弗吉尼亞州桑德白橡樹(shù)半導(dǎo)體廠的1 號(hào)和2 號(hào)廠房建設(shè)同樣采用了裝配式技術(shù)，該項(xiàng)目從開(kāi)始施工到第一次投入生產(chǎn)用了11 個(gè)月，預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)以及設(shè)計(jì)商在2 個(gè)月內(nèi)提供了近1500 件預(yù)制件用于支撐結(jié)構(gòu)的安裝，顯著提升了施工效率。

在芬蘭，裝配式木結(jié)構(gòu)住宅因具有環(huán)境友好和能源效率高的特點(diǎn)而廣受歡迎。例如，Puukuokka 街區(qū)是芬蘭裝配式木結(jié)構(gòu)建筑的經(jīng)典案例。Puukuokka 街區(qū)是一系列多層木結(jié)構(gòu)公寓建筑，整個(gè)承重結(jié)構(gòu)和框架由大量的預(yù)制交叉復(fù)合木材模塊組成。交叉復(fù)合木材模塊是在離現(xiàn)場(chǎng)不到2 h車程的當(dāng)?shù)毓S預(yù)制的。預(yù)制模塊的使用使現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間減少到每個(gè)建筑6 個(gè)月。Puukuokka 街區(qū)不僅凸顯了木材的環(huán)保特性，也展示了裝配式木結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展?jié)摿图夹g(shù)進(jìn)步。

2.2 國(guó)內(nèi)案例研究

近年來(lái)，中國(guó)裝配式建筑的發(fā)展得到了政府的大力支持，眾多城市積極參與。裝配式建筑不僅提高了建設(shè)效率，也推動(dòng)了中國(guó)建筑行業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型[8]。例如，廣東省深圳市萬(wàn)科云城是當(dāng)?shù)厥讉€(gè)大規(guī)模建設(shè)的裝配式高層辦公建筑群。該項(xiàng)目在方案設(shè)計(jì)初期經(jīng)過(guò)裝配式建筑技術(shù)策劃，根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)、建筑高度和立面形式，確定了采用內(nèi)澆外掛體系，建筑外墻采用清水混凝土預(yù)制外墻構(gòu)件。與玻璃幕墻相比，預(yù)制混凝土外墻具有立面多樣性、建筑外圍護(hù)體系耐久性好、造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)。該項(xiàng)目通過(guò)裝配化的生產(chǎn)與施工，充分發(fā)揮預(yù)制外墻自身優(yōu)勢(shì)，打破了玻璃幕墻在公共建筑“一家獨(dú)大”的局面[9]。位于浙江省杭州市的未來(lái)新湖中心，是當(dāng)?shù)胤e極探索裝配式建筑新技術(shù)的標(biāo)桿案例。未來(lái)新湖中心是鋼結(jié)構(gòu)裝配式體系建筑，建筑南北2 ～12 層鋼連廊采用整體提升技術(shù)，分3 次提升安裝到位，結(jié)構(gòu)樓板全部采用鋼筋桁架樓承板，并應(yīng)用一體化、模數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)[10]。

通過(guò)分析這些案例發(fā)現(xiàn)，政府支持和政策引導(dǎo)、對(duì)質(zhì)量和效率的嚴(yán)格要求以及對(duì)環(huán)境可持續(xù)性的高度重視，共同推動(dòng)了裝配式建筑在各個(gè)地區(qū)的成功應(yīng)用和發(fā)展。

3 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 新材料與新技術(shù)應(yīng)用

裝配式建筑的發(fā)展依賴新材料和新技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，具體為：第1，不斷發(fā)展的材料科學(xué)為裝配式建筑帶來(lái)了更輕、更環(huán)保的建筑材料。例如，高性能混凝土和輕質(zhì)復(fù)合材料被廣泛用于制造更耐用、更有效的預(yù)制構(gòu)件。第2，在技術(shù)創(chuàng)新方面，數(shù)字化和自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用逐漸改變裝配式建筑的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程。3D 打印技術(shù)使建筑設(shè)計(jì)更加精確和靈活，并提高了生產(chǎn)效率?？沙掷m(xù)發(fā)展技術(shù)在裝配式建筑中變得越來(lái)越重要。例如，太陽(yáng)能集成、雨水回收系統(tǒng)和高效隔熱材料等被集成到建筑設(shè)計(jì)中，提高裝配式建筑的能源利用率和環(huán)境可持續(xù)性。

3.2 數(shù)字化與自動(dòng)化在裝配式建筑中的應(yīng)用

數(shù)字化和自動(dòng)化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于裝配式建筑領(lǐng)域。這些技術(shù)為提高效率、降低成本、提升質(zhì)量和安全性提供了新的手段。BIM 使裝配式建筑從設(shè)計(jì)到施工的每個(gè)階段都更加精確和高效。通過(guò)利用BIM 技術(shù)，設(shè)計(jì)師和工程師能在虛擬環(huán)境中準(zhǔn)確模擬建筑的全生命周期，并預(yù)測(cè)潛在問(wèn)題。自動(dòng)化技術(shù)在生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件方面也起到了關(guān)鍵作用。例如，利用機(jī)器人和自動(dòng)化生產(chǎn)線，可以提高生產(chǎn)速度，減少人工錯(cuò)誤，確保構(gòu)件質(zhì)量的一致性。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用還有助于減少物料浪費(fèi)，使生產(chǎn)過(guò)程更加環(huán)保。此外，數(shù)字化工具，如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）以及虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR），也被越來(lái)越多地用于設(shè)計(jì)演示和施工指導(dǎo)。這些技術(shù)不僅提升了客戶參與度，而且有助于施工人員更準(zhǔn)確地理解和執(zhí)行設(shè)計(jì)意圖。數(shù)字化和自動(dòng)化技術(shù)正在裝配式建筑中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，其不僅推動(dòng)了行業(yè)的現(xiàn)代化，也為未來(lái)建筑行業(yè)的發(fā)展提供了新方向。

3.3 可持續(xù)發(fā)展與綠色建筑

在裝配式建筑發(fā)展過(guò)程中，可持續(xù)發(fā)展和綠色建筑越來(lái)越重要。具體表現(xiàn)為：第1，環(huán)保材料的使用在減少建筑對(duì)環(huán)境的影響方面發(fā)揮重要作用。例如，使用可回收或可再生的建筑材料有助于減少能源消耗以及碳排放。第2，能源利用效率的提高對(duì)裝配式建筑的可持續(xù)發(fā)展起重要推動(dòng)作用。采用被動(dòng)式設(shè)計(jì)原理、高效的能源系統(tǒng)和可再生能源技術(shù)（如太陽(yáng)能和風(fēng)能），可顯著降低建筑的運(yùn)營(yíng)成本和對(duì)環(huán)境的影響。第3，水資源的循環(huán)利用是裝配式建筑發(fā)展過(guò)程中的重要研究方向。通過(guò)積極利用雨水回收系統(tǒng)和高效的水處理技術(shù)，可有效節(jié)約水資源。可持續(xù)發(fā)展和綠色建筑技術(shù)與裝配式建筑結(jié)合，不僅有利于環(huán)境保護(hù)，而且也符合全球?qū)?gòu)建人類命運(yùn)共同體的追求。

4 對(duì)策及建議

4.1 政策與監(jiān)管框架改進(jìn)

為促進(jìn)裝配式建筑的發(fā)展，改進(jìn)政策與監(jiān)管框架至關(guān)重要，具體為：第1，政府應(yīng)制定鼓勵(lì)裝配式建筑發(fā)展的具體政策，如財(cái)政補(bǔ)貼、稅收減免、研發(fā)支持等，以激勵(lì)更多企業(yè)和投資者參與裝配式建筑的建設(shè)。第2，完善裝配式建筑相關(guān)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系是推動(dòng)行業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵，因此，需要制訂明確的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工以及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，確保建筑安全和質(zhì)量。第3，加強(qiáng)政府與行業(yè)的合作，共同推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用。政府可以通過(guò)建立研究基金、支持行業(yè)協(xié)會(huì)和學(xué)術(shù)交流等方式，促進(jìn)技術(shù)的發(fā)展和成果轉(zhuǎn)化。此外，政府還應(yīng)考慮地區(qū)差異，制定具有地方特色的支持政策，以滿足不同地區(qū)的發(fā)展需要。

4.2 技術(shù)創(chuàng)新與研發(fā)投入

技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)投入對(duì)裝配式建筑的發(fā)展至關(guān)重要。政府和企業(yè)應(yīng)加大對(duì)裝配式建筑技術(shù)研發(fā)的資金投入。這包括資助新材料的研發(fā)、建筑設(shè)計(jì)軟件的創(chuàng)新和施工技術(shù)的改進(jìn)。鼓勵(lì)行業(yè)內(nèi)外加強(qiáng)合作，如加強(qiáng)大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)與建筑公司之間的合作，促進(jìn)理論知識(shí)和專業(yè)技術(shù)的交融，加快創(chuàng)新的步伐。對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化和升級(jí)，確保技術(shù)能適應(yīng)市場(chǎng)需求和法規(guī)變化。此外，還要建立一個(gè)支持創(chuàng)新的環(huán)境，包括構(gòu)建技術(shù)創(chuàng)新的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，鼓勵(lì)企業(yè)和個(gè)人積極參與新技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。

4.3 市場(chǎng)推廣與教育培訓(xùn)

為了促進(jìn)裝配式建筑的市場(chǎng)接受度和普及，市場(chǎng)推廣和教育培訓(xùn)至關(guān)重要。各地可通過(guò)媒體宣傳、展覽會(huì)和專家學(xué)者論壇等方式，提高公眾對(duì)裝配式建筑的認(rèn)識(shí)，突出其環(huán)保、高效和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，加強(qiáng)專業(yè)教育和培訓(xùn)，包括在高等教育機(jī)構(gòu)設(shè)立專門的課程，以及為建筑從業(yè)者提供專業(yè)培訓(xùn)和持續(xù)教育。需要注意，教育和培訓(xùn)不僅要涉及技術(shù)與理論層面，還應(yīng)包括項(xiàng)目管理、成本估算等方面。政府和行業(yè)組織可以通過(guò)舉辦研討會(huì)、講座等形式，為高校、項(xiàng)目建設(shè)方和施工方提供交流與學(xué)習(xí)的平臺(tái)，共同探討行業(yè)發(fā)展的方向和策略。

4.4 行業(yè)協(xié)作與標(biāo)準(zhǔn)化

行業(yè)內(nèi)部的協(xié)作和建筑標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一對(duì)裝配式建筑的發(fā)展至關(guān)重要。對(duì)于行業(yè)協(xié)作，可以通過(guò)共享資源、案例研討等方式促進(jìn)整個(gè)建筑行業(yè)的良性發(fā)展。這包括跨行業(yè)的合作，如建筑公司與材料供應(yīng)商、設(shè)計(jì)師和工程師之間的合作。為促進(jìn)行業(yè)協(xié)作，可以設(shè)立專門的行業(yè)協(xié)會(huì)或論壇，以便分享信息、討論行業(yè)趨勢(shì)和解決共同面臨的問(wèn)題。建立統(tǒng)一的建筑標(biāo)準(zhǔn)對(duì)確保建筑質(zhì)量和安全至關(guān)重要。這不僅涉及建筑設(shè)計(jì)和施工的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，還包括環(huán)境保護(hù)和能源效率等方面的標(biāo)準(zhǔn)。這些措施的有效實(shí)施可以增強(qiáng)行業(yè)內(nèi)部的合作，促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用，推動(dòng)裝配式建筑行業(yè)的健康發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

本文從技術(shù)、成本、政策、供應(yīng)鏈等方面探討了裝配式建筑發(fā)展的瓶頸，并分析了國(guó)內(nèi)外裝配式建筑發(fā)展案例，提出裝配式建筑發(fā)展的對(duì)策和建議。研究發(fā)現(xiàn)，雖然裝配式建筑在提升建設(shè)效率、減少環(huán)境影響方面具備顯著優(yōu)勢(shì)，但其在發(fā)展過(guò)程中仍存在諸多問(wèn)題。為了有效解決這些問(wèn)題，要積極改進(jìn)政策與監(jiān)管框架，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新與研發(fā)投入，并做好市場(chǎng)推廣與教育培訓(xùn)工作，加強(qiáng)行業(yè)協(xié)作，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化。